(57)【要約】【課題】  本発明は、異なる種々のロータを回転駆動可能な遠心機において、ロータの回転エネルギーを測定し、遠心機の封じ込めエネルギーに対しロータの回転エネルギーが超えないようにロータの回転速度を制限する遠心機に関するものであり、如何なる単一故障に対してもロータの回転速度の制限を可能とし、且つ、ロータの回転エネルギーの測定精度の向上を図ることを目的とする。【解決手段】  第１の制御装置及び第２の制御装置は、各々独立して所定の前記ロータの回転エネルギー制限値を持ち、ロータの回転エネルギーが上記所定のエネルギー制限値を超えたと判断した時に、第１の制御装置は第１の遮断装置に、第２の制御装置は第２の遮断装置に遮断動作信号を出力する。【選択図】図１
2005230751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収納するロータと、該ロータを可変の角速度で回転駆動するモータと、直流電源を交流電源に変換し該モータに可変周波の交流電圧を出力するインバータ変換器と、前記モータの電流を検出する第１の電流検出器及び第２の電流検出器と、前記インバータ変換器の直流電源電圧を検出する第１の直流電圧検出器及び第２の直流電圧検出器と、前記ロータ或は前記モータの角速度を検出する第１の速度検出手段及び第２の速度検出手段と、第１の制御装置及び第２の制御装置を備え、前記第１の制御装置は、前記第１の電流検出器による前記モータの電流と、前記第１の直流電圧検出器による前記インバータ変換器の直流電源電圧と、前記第１の速度検出手段による前記ロータの角速度と角加速度に基づいて、前記ロータの回転エネルギーを求め、前記第２の制御装置は、前記第２の電流検出器による前記モータの電流と、前記第２の直流電圧検出器による前記インバータ変換器の直流電源電圧と、前記第２の速度検出手段による前記ロータの角速度と角加速度に基づいて、前記ロータの回転エネルギーを求めることを特徴とする遠心機。
【請求項２】
前記第１の制御装置及び第２の制御装置は、各々独立して所定の前記ロータの回転エネルギー制限値を持つことを特徴とする請求項１記載の遠心機。
【請求項３】
前記第１の制御装置は前記ロータの回転エネルギー制限値として、遠心機の封じ込めエネルギー或は任意のロータで予め定められたロータ固有のエネルギー上限値の少なくとも一方を有し、前記第２の制御装置は前記ロータの回転エネルギー制限値として、遠心機の封じ込めエネルギーを有していることを特徴とする請求項２記載の遠心機。
【請求項４】
前記遠心機は、前記インバータ変換器から前記モータへの電圧供給路に互いに独立して配置された前記インバータ変換器から前記モータへの電圧供給を遮断する第１の遮断装置及び第２の遮断装置を備え、前記第１の制御装置は、前記ロータが任意の角速度で回転している状態での回転エネルギーを求め、該回転エネルギーが前記ロータの回転エネルギー制限値を超えたと判断した時に、前記第１の遮断装置に遮断動作信号を出力し、前記第２の制御装置は、前記ロータが任意の角速度で回転している状態での回転エネルギーを求め、該回転エネルギーが前記ロータの回転エネルギー制限値を超えたと判断した時に、前記第２の遮断装置に遮断動作信号を出力することを特徴とする請求項２記載の遠心機。
【請求項５】
前記遠心機は、前記ロータの整定回転速度を操作者が任意に設定できるユーザーインタフェース手段を備え、前記第１の制御装置は、前記ロータがユーザーインタフェース手段により設定された整定回転速度での前記ロータの回転エネルギーを求め、該整定回転速度での前記ロータの回転エネルギーが前記ロータの回転エネルギー制限値を超えたと判断した時に、前記インバータ変換器を制御し、前記モータを減速させることを特徴とする請求項２記載の遠心機。
【請求項６】
前記第１の制御装置と前記第２の制御装置の間に通信手段を備え、前記第１の制御装置は前記インバータ変換器を制御し、且つ、前記通信手段を介し前記第２の制御装置との前記ロータの回転エネルギーの測定に関する時間の同期を取ることを特徴とする請求項１記載の遠心機。
【請求項７】
前記第１の制御装置と前記第２の制御装置の間に通信手段を備え、前記第１の制御装置は前記インバータ変換器を制御し、且つ前記通信手段による前記第２の制御装置との通信が不当であると判断した時に前記モータを減速させることを特徴とする請求項１記載の遠心機。
【請求項８】
前記遠心機は、前記インバータ変換器から前記モータへの電圧供給路に互いに独立して配置された前記インバータ変換器から前記モータへの電圧供給を遮断する第１の遮断装置及び第２の遮断装置と、前記第１の制御装置と前記第２の制御装置との間に通信手段を備え、前記第２の制御装置は前記通信手段による前記第１の制御装置との通信が不当であると判断した時に前記第２の遮断装置に遮断動作信号を出力することを特徴とする請求項１記載の遠心機。
【請求項９】
前記第１の制御装置と前記第２の制御装置の間に通信手段を備え、
前記第１の制御装置は、前記通信手段により前記第２の制御装置が測定した前記ロータの回転エネルギーを観測し、前記第１の制御装置が測定した前記ロータの回転エネルギーと前記第２の制御装置が測定した前記ロータの回転エネルギーの誤差が所定値を超えたと判断した時に、前記インバータ変換器を制御し、前記モータを減速させることを特徴とする請求項１記載の遠心機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種々のロータを回転駆動可能な遠心機において、ロータの回転エネルギーを測定し、且つ、ロータの回転エネルギーを制限する遠心機用ロータのエネルギーの測定及び制限機能を有し、いかなる単一故障が発生しても遠心機の封じ込めエネルギーに対しロータの回転エネルギーが超えないようにロータの回転速度を制限する遠心機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータがその固有の機械的強度を超えた回転速度で回転し、ロータが破損した場合において、遠心機は、破損したロータの破片が外部に飛び出すことなく遠心機内部に封じ込める必要がある。従って、遠心機本体が持つ封じ込めエネルギーに対しロータのエネルギーが超えない様に、ロータエネルギーを管理することが重要となる。ここで、ロータの回転エネルギーは、ロータの角速度をω、ロータの慣性モーメントをＩｐとすると
ロータ運動エネルギー＝１／２（Ｉｐω２）・・・・・（１）
である。
【０００３】
ロータの回転エネルギーを制限する方法はロータの角速度ωを制限することである。ロータ回転速度を制限する１つの方法は、ロータの回転を抑制する風損によって実現可能であり、モータの出力トルクとロータの風損およびモータを含む駆動システムの機械損による回転抑制トルクが釣合う速度でのエネルギーが遠心機封じ込めエネルギーを超えないように、モータを含むロータ駆動システムとロータを設計することでロータ回転速度を制限が可能である。
【０００４】
従来の遠心機を図６を用いて説明する。図６において、６０１はロータ、６０２はモータ、６１３は駆動シャフト６１４の駆動トルクをロータ６０１に伝達するトルク伝達器である。６０３は交流電源６０４を入力としモータ６０２に可変周波の電圧を出力するインバータ、６０７は速度検出手段である。６０５は速度検出手段６０７が出力する速度信号に応答しインバータ６０３を制御しモータ６０２の回転速度を制御する速度制御装置である。６０６はエネルギーモニタであり、６０９は遠心機のフレーム、６１０はロータ６０１の表面を囲うボウル、６１１はプロテクターリング、６１２はドアである。
【０００５】
遠心機において、ロータが高速で回転し、ロータ回転エネルギーが大となっている状態で、ロータが破断した場合、ロータの破片の遠心機内部への封じ込めは、運動エネルギーの保存則に従い、ロータの回転エネルギーをプロテクターリングの回転と変形に費やすエネルギーに変換することにより成立する。従って、遠心機の封じ込めエネルギーはプロテクターリングの強度、厚さ、重量、及びドアの構造に依存して大小する。
【０００６】
また、エネルギーモニタ６０６は、モータ６０２の電流Iと速度検出手段６０７が出力する速度信号を入力とし、モータ６０２が加えたエネルギーを監視し、遠心機の封じ込めエネルギーよりも低いエネルギー閾値に対しロータ６０１に与えられたエネルギーが超えたと判断した時にインバータ６０３にモータ６０２への給電を遮断する制御信号を出力する。
【０００７】
ここで、大気中でロータを回転駆動する遠心機に於けるロータの回転エネルギーの測定に関し、角速度ωｍにおいてモータ出力トルクτｍで加速している時の角加速度をｄωａ／ｄｔ、モータ出力トルクがゼロとなり、速度ωｍでの風損等の回転抑制トルクに従い減速する時の角加速度をｄωｂ／ｄｔとすると、角速度ωｍでロータが持つ運動エネルギーＥｍは、下式により表される。
【０００８】
【数１】
2005230751.tif 000003
【０００９】
即ち、ロータ６０１に与えられたエネルギーは、モータ６０２の出力トルクとモータの角加速度を基に決定され、モータ６０２の出力トルクはモータ電流Iに所定のモータ定数を掛け合わせることで求められていた。
【００１０】
また、図６に示す従来の遠心機において、第１のロータ回転速度の制限は、モータ６０２の出力トルクとロータ６０１の風損による回転抑制トルクが釣合う速度以上に加速できないことであり、第２の制限は、エネルギーモニタ６０６によるエネルギー閾値に対しロータ６０１に与えられたエネルギーが超えたと判断した時のモータ２への給電遮断であった。（例えば、特許文献１参照）
【００１１】
【特許文献１】特開平８-５７３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記した従来の遠心機において、ロータの加速時間の短縮を図るために、モータの出力トルクを増大させるようロータ駆動システムを設計すると、モータの出力トルクとロータの風損等の機械的損失による回転抑制トルクが釣合う速度の上昇に伴いロータの回転エネルギーも増大するので、遠心機の封じ込めエネルギーを増大させる必要がある。
【００１３】
また、上記した従来のロータに与えられたエネルギーは、モータ電流に所定のモータ定数を掛け合わせることで求めたモータ出力トルクを基に測定していたが、モータ巻線温度による１次抵抗の変動やインバータ出力電圧の変動が発生すると、モータ出力トルクとモータ電流の相関が崩れ、トルクが正確に測定できなくなるので、ロータに与えられた真のエネルギーを正確に同定することが困難となる。
【００１４】
そのためロータに与えられたエネルギーを少なく測定してしまった場合、エネルギーモニタがエネルギー閾値に対しロータのエネルギーが超えたと判断した時の真のロータエネルギーは、エネルギー閾値以上の値となってしまうので、エネルギーモニタが同定するエネルギーの誤差を考慮して、遠心機の封じ込めエネルギーを大きめに設定する必要がある。
【００１５】
上記した遠心機の封じ込めエネルギーの増大は、プロテクターの大形化及びドアロック機構の強化を行うことで実現可能であるが、遠心機製造コストのアップ、遠心機の構造の複雑化、遠心機本体のサイズの大型化を招く問題があった。
【００１６】
更に、従来の遠心機において、ロータを真空中で回転駆動する際は、風損による回転抑制トルクは無視できるほど小さくなるので、モータはトルクを出力し続けることで、ロータは高速まで加速可能となる。ここで、エネルギーモニタによるエネルギー閾値に対しロータに与えられたエネルギーが超えたと判断した時は、エネルギーモニタによるモータへの給電遮断動作でロータ回転速度の制限が可能であるが、エネルギーモニタ部に異常が発生すると、ロータのエネルギー同定が困難となる。従って、単一故障時にロータ回転速度の制限が不完全となる問題があった。
【００１７】
本発明は上記した従来技術の欠点を排除するためになされたものであり、その目的は、如何なる単一故障に対してもロータの回転速度の制限を可能とし、且つ、ロータの回転エネルギーの測定精度の向上を図ると共に、モータの出力トルクと上記した回転抑制トルクの特性とに依存せず、必要最小限の遠心機の封じ込めエネルギーを確保できる防御構成を可能とする遠心機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、試料を収納するロータと、該ロータを可変の角速度で回転駆動するモータと、直流電源を交流電源に変換し該モータに可変周波の交流電圧を出力するインバータ変換器と、前記モータの電流を検出する第１の電流検出器及び第２の電流検出器と、前記インバータ変換器の直流電源電圧を検出する第１の直流電圧検出器及び第２の直流電圧検出器と、前記ロータ或は前記モータの角速度を検出する第１の速度検出手段及び第２の速度検出手段と、第１の制御装置及び第２の制御装置を備え、前記第１の制御装置は、前記第１の電流検出器による前記モータの電流と、前記第１の直流電圧検出器による前記インバータ変換器の直流電源電圧と、前記第１の速度検出手段による前記ロータの角速度と角加速度に基づいて、前記ロータの回転エネルギーを求め、前記第２の制御装置は、前記第２の電流検出器による前記モータの電流と、前記第２の直流電圧検出器による前記インバータ変換器の直流電源電圧と、前記第２の速度検出手段による前記ロータの角速度と角加速度に基づいて、前記ロータの回転エネルギーを求めることで達成される。
【００１９】
さらに、前記第１の制御装置及び第２の制御装置は、各々独立して所定の前記ロータの回転エネルギー制限値を持つことで達成される。
【００２０】
さらに、前記第１の制御装置は前記ロータの回転エネルギー制限値として、遠心機の封じ込めエネルギー或は任意のロータで予め定められたロータ固有のエネルギー上限値の少なくとも一方を有し、前記第２の制御装置は前記ロータの回転エネルギー制限値として遠心機の封じ込めエネルギーを有していることで達成される。
【００２１】
さらに、前記遠心機は、前記インバータ変換器から前記モータへの電圧供給路に互いに独立して配置された前記インバータ変換器から前記モータへの電圧供給を遮断する第１の遮断装置及び第２の遮断装置を備え、前記第１の制御装置は、前記ロータが任意の角速度で回転している状態での回転エネルギーを求め、該回転エネルギーが前記ロータの回転エネルギー制限値を超えたと判断した時に、前記第１の遮断装置に遮断動作信号を出力し、前記第２の制御装置は、前記ロータが任意の角速度で回転している状態での回転エネルギーを求め、該回転エネルギーが前記ロータの回転エネルギー制限値を超えたと判断した時に、前記第２の遮断装置に遮断動作信号を出力することで達成される。
【００２２】
さらに、前記遠心機は、前記ロータの整定回転速度を操作者が任意に設定できるユーザーインタフェース手段を備え、前記第１の制御装置は、前記ロータがユーザーインタフェース手段により設定された整定回転速度での前記ロータの回転エネルギーを求め、該整定回転速度での前記ロータの回転エネルギーが前記ロータの回転エネルギー制限値を超えたと判断した時に、前記インバータ変換器を制御し、前記モータを減速させることで達成される。
【００２３】
さらに、前記第１の制御装置と前記第２の制御装置の間に通信手段を備え、前記第１の制御装置は前記インバータ変換器を制御し、且つ、前記通信手段を介し前記第２の制御装置との前記ロータの回転エネルギーの測定に関する時間の同期を取ることで達成される。
【００２４】
さらに、前記第１の制御装置と前記第２の制御装置の間に通信手段を備え、前記第１の制御装置は前記インバータ変換器を制御し、且つ前記通信手段による前記第２の制御装置との通信が不当であると判断した時に前記モータを減速させることで達成される。
【００２５】
さらに、前記遠心機は、前記インバータ変換器から前記モータへの電圧供給路に互いに独立して配置された前記インバータ変換器から前記モータへの電圧供給を遮断する第１の遮断装置及び第２の遮断装置と、前記第１の制御装置と前記第２の制御装置との間に通信手段を備え、前記第２の制御装置は前記通信手段による前記第１の制御装置との通信が不当であると判断した時に前記第２の遮断装置に遮断動作信号を出力することで達成される。
【００２６】
さらに、前記第１の制御装置と前記第２の制御装置の間に通信手段を備え、前記第１の制御装置は、前記通信手段により前記第２の制御装置が測定した前記ロータの回転エネルギーを観測し、前記第１の制御装置が測定した前記ロータの回転エネルギーと前記第２の制御装置が測定した前記ロータの回転エネルギーの誤差が所定値を超えたと判断した時に、前記インバータ変換器を制御し、前記モータを減速させることで達成される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、第１の制御装置は、第１の電流検出器によるモータの電流と、第１の直流電圧検出器によるインバータ変換器の直流電源電圧と、第１の速度検出手段によるロータの角速度と角加速度に基づいて、ロータの回転エネルギーを求め、第２の制御装置は、第２の電流検出器によるモータの電流と、第２の直流電圧検出器によるインバータ変換器の直流電源電圧と、第２の速度検出手段によるロータの角速度と角加速度に基づいて、ロータの回転エネルギーを求め、第１の制御装置及び第２の制御装置は、各々独立して所定の前記ロータの回転エネルギー制限値を持ち、ロータの回転エネルギーが上記所定のエネルギー制限値を超えたと判断した時に、第１の制御装置は第１の遮断装置に、第２の制御装置は第２の遮断装置に遮断動作信号を出力するようにしたので、如何なる単一故障に対してもロータの回転速度の制限を可能とし、且つ、ロータの回転エネルギーの測定精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の具体的実施例を以下図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の具体的実施例となる遠心機の構成を示したものである。図１において、１は試料を収納するロータであり、２はロータ１を回転駆動する３相の誘導モータであり、１３は駆動シャフト１４の駆動トルクをロータ１に伝達するクラウン、スパッド等のトルク伝達器である。３は交流電源４を入力としモータ２に可変周波の電圧を出力するインバータ変換器であり、５は第１の速度検出手段であり、例えば、エンコーダディスク２７のスリットの有無によりパルス信号φ１を出力するフォトインタラプタである。６は第２の速度検出手段であり、トルク伝達器１３の低部の円周上に設けた少なくとも１つ以上のマグネット７の有無を検出しパルス信号φ２を出力するホール素子等のマグネットセンサである。
【００２９】
１５は遠心機のフレームであり、１０はフレーム１５で支持されるロータ１の表面を囲うボウルであり、１１はフレーム１５で支持されるプロテクターリングであり、ボウル１０を囲いロータ１破損時に遠心力に従い遠心機外部に飛び出そうとするロータ１の破片を受け止めるものである。１２は開閉可能なドアであり、ロータ１が回転している際は、プロテクターリング１１及びボウル１０と共にロータ１を閉じ込める空間を作る。
【００３０】
１６はモータ２のＵ相の１次電流を検出し電流信号Ｉｕを出力する第１の電流検出器であり、１７はモータ２のＷ相の１次電流を検出し電流信号Ｉｗを出力する第２の電流検出器であり、電流検出器１６、１７は、例えばＮＡＮＡ・ＬＥＭ社製ＨＸ２０Pのようなホール素子を利用した電流の大きさに比例し電圧を出力するカレントセンサである。
【００３１】
１８はインバータ変換器３の直流電源電圧を検出し電圧信号Ｖ１を出力する第１の直流電圧検出器であり、１９は同様にインバータ変換器３の直流電源電圧を検出し電圧信号Ｖ２を出力する第２の直流電圧検出器であり、２０はインバータ変換器３からモータ２への電圧供給路に配置されたインバータ変換器３からモータ２への電圧供給を遮断する第１の遮断装置であり、インバータ変換器３からモータ２への電圧供給路に設けられたモータ入力遮断装置である。２１は同様にインバータ変換器３からモータ２への電圧供給を遮断する第２の遮断装置であり、電源４からインバータ変換器３への電力供給路に設けられたインバータ入力遮断装置である。
【００３２】
８は第１の制御装置であり、インバータ変換器３にモータ２へ出力する電圧の指令値を信号ライン３０を介して出力することでインバータ変換器３を制御し、また、第１の速度検出手段５が出力するパルス信号φ１と、第１の電流検出器１６が出力する電流信号Ｉｕと、第１の直流電圧検出器１８が出力する電圧信号Ｖ１に従いロータ１の回転エネルギーを測定する。９は第２の制御装置であり、第２の速度検出手段６が出力するパルス信号φ２と、第２の電流検出器１７が出力する電流信号Ｉｗと、第２の直流電圧検出器１９が出力する電圧信号Ｖ２に従いロータ１の回転エネルギーを測定する。
【００３３】
２５は運転するロータの種類をロータテーブルから選択するための機種（ＩＤ）コードの入力と、その選択されたロータ１の整定回転速度や、運転時間、設定温度等を操作者が任意に設定できるユーザーインタフェース手段である。遠心機は種々のロータについてのロータ固有の情報となるロータテーブルを予め備えており、各々のロータテーブルには温度補正係数や許容最高回転速度、ロータの所定の回転速度でのエネルギー、さらにロータの許容最高回転速度でのエネルギーＥｍａｘの情報が予め登録されている。操作者はユーザーインタフェース手段２５からロータを１つ選択でき且つ選択したロータの整定回転速度、運転時間、設定温度を設定することができるようになっており、第１の制御装置は、ユーザーインタフェース手段２５に入力されたロータ１の設定回転速度等に従いロータ１の回転速度、運転時間、図示されていない冷凍機を制御する。２６は第３の速度検出手段であり、例えば、シャープ製ＧＰ１Ａ１６Ｒのようなエンコーダディスク２７のスリットの有無により位相差が９０度の２相のパルス信号φ３ａ、φ３ｂを出力するフォトインタラプタである。
【００３４】
本実施例において、第１の制御装置８と第１の遮断装置２０は信号ライン２２で結合されており、第１の遮断装置２０は第１の制御装置８が出力する遮断信号によりモータ２の駆動を停止させることができ、第２の制御装置９と第２の遮断装置２１は信号ライン２３で結合されており、第２の遮断装置２１は第２の制御装置９が出力する遮断信号によりモータ２の駆動を停止可能な構成としている。また、第１の制御装置８と第２の制御装置９は通信ライン２４で結合されており、両制御装置は通信手段を備えることで装置間の通信が可能な構成としている。
【００３５】
次に、本実施例の詳細な構成及び動作について図２から図１０を参照し説明する。なお、図２から図１０においては、図１と同一の機能の部分には同一の番号が符してある。
図２は図１における第１の制御装置８と第２の制御装置９の詳細な構成を示すブロック回路図である。図２において、第１の制御装置８はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２０１と電流実効値変換器２０２と不揮発メモリのＲａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ（以後ＲＡＭと言う）２０８とインバータ制御部２１０で構成され、第２の制御装置９はＣＰＵ２１１と電流実効値変換器２１２と不揮発メモリのＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ（以後ＥＥＰＲＯＭと言う）２１８で構成されている。
【００３６】
ＣＰＵ２０１及びＣＰＵ２１１は、例えばルネサステクノロジー社製のＨ８／３００３やＨ８／３０４８Ｆのようなタイマユニット（以下ＩＴＵと称す）、A/D変換器、シリアルコミュニケーションインターフェース（以下ＳＣＩと称す）、入出力ポート（以下Ｉ／Ｏと称す）等のペリフェラルを内蔵したマイクロプロセッサである。また、不揮発メモリはＲＡＭやＥＥＰＲＯＭに限定させるものではなく、同機能を有しているものであればよい。
【００３７】
電流実効値変換器２０２は第１の電流検出器１６による電流信号Ｉｕを実効値変換し、出力信号をＣＰＵ２０１内蔵のＡ／Ｄ変換器２０３に入力し、電流実効値変換器２１２は第２の電流検出器１７による電流信号Ｉｗを実効値変換し、出力信号をＣＰＵ２１１内蔵のＡ／Ｄ変換器２１３に入力する。Ａ／Ｄ変換器２０３とＡ／Ｄ変換器２１３で入力されたアナログ電圧をデジタル値に変換し、ＣＰＵ２０１とＣＰＵ２１１は、これらのデジタル値に基づき、モータ２の１次電流を観測する。第１の遮断装置２０への遮断信号はＣＰＵ２０１内蔵のＩ／Ｏ２０７から、第２の遮断装置２１への遮断信号はＣＰＵ２１１内蔵のＩ／Ｏ２１７から出力されるようになっている。
【００３８】
第１の速度検出手段５によるパルス信号φ１はＣＰＵ２０１内蔵のＩＴＵ２０４に、第２の速度検出手段６によるパルス信号φ２はＣＰＵ２１１内蔵のＩＴＵ２１４に入力され、ＩＴＵ２０４及びＩＴＵ２１４は、各々パルス信号φ１、φ２のパルスの周期をＣＰＵの内部クロックにより計測する。第３の速度検出手段２６が出力する２相のパルス信号φ３ａ、φ３ｂは、それぞれ、φ３ａはＣＰＵ２０１内蔵のＩＴＵ２０５に、φ３ｂはＣＰＵ２１１内蔵のＩＴＵ２１５に入力され、同様にパルス信号φ３ａ、φ３ｂのパルスの周期は、ＩＴＵ２０５及びＩＴＵ２１５により計測される。
【００３９】
第１の直流電圧検出器１８による電圧信号Ｖ１はＣＰＵ２０１内蔵のＡ／Ｄ変換器２０６に、第２の直流電圧検出器１９による電圧信号Ｖ１はＣＰＵ２１１内蔵のＡ／Ｄ変換器２１６に入力され、Ａ／Ｄ変換器２０６とＡ／Ｄ変換器２１６で入力されたアナログ電圧をデジタル値に変換し、ＣＰＵ２０１とＣＰＵ２１１は、これらのデジタル値に基づき、インバータ変換器３の直流電源電圧を観測する。
【００４０】
また、インバータ制御部２１０は、インバータ変換器３へ可変周波の３相電圧指令信号を出力し、ＣＰＵ２０１は、パルス信号φ１或はφ３ａよりモータ２の速度を検出し、インバータ制御部２１０を介し、インバータ変換器３を制御する。なお、第１の制御装置８と第２の制御装置９は、ＣＰＵ２０１内蔵のＳＣＩ２０９とＣＰＵ２１１内蔵のＳＣＩ２１９が通信ライン２４を介し接続されることでＣＰＵ間の通信が可能であり、第１の制御装置８は第２の制御装置９の動作状態をモニタでき、且つ、ロータ１のエネルギーを測定する際に測定タイミングの同期を取ることを可能としている。
【００４１】
本実施例では、パルス信号φ１、φ２はモータ２の１回転当たり２パルスの信号であり、パルス信号φ３ａ、φ３ｂはモータ２の１回転で３０パルスの信号としている。ロータ１及びモータ２の角速度ωの測定は、パルス信号φ１による速度検出を例にすると、ＣＰＵ２０１内蔵のＩＴＵ２０４によりパルスφ１の立下りエッジ間の時間を測定することで為され、具体的には、パルスφ１の立下りエッジ毎に、前回立下りエッジから今回エッジが発生するまでのＣＰＵ２０１の内部クロックのカウント値に基づき算出される。ここで、内部クロックの周波数をF、立下りエッジ間での内部クロックのカウント数をＣＮＴとすると、角速度ωは
ω＝２π×Ｆ／２ＣＮＴ・・・・・（３）
である。
【００４２】
なお、３相誘導モータであるモータ２の速度は、図５の実線で示したωｒのように、励磁周波数の６次や、１２次成分（３の倍数成分）のトルクリプルの発生やモータ制御上の電圧指令変更時の応答により、１周期ｔｒでの速度が波線でωoに示す理想速度に対して変動しており、速度勾配は測定タイミングで値が変化してしまう恐れがある。
【００４３】
このため、本実施例では、求める速度は、速度の高次変動を減衰するように速度計測毎に速度を逐次更新するソフトウェアでのフィルタリング処理を施しており、図５の一点破線に示すフィルタリング後の今回の速度ωｎは、前回の速度をωｎ−１、測定した速度をωｒ、フィルタリングの定数をαとすると、
ωｎ＝α（ωｒ−ωｎ−１）＋ωｎ−１・・・・・（４）
である。ここで、αは１より小さい値であり、小さい値であればあるほど減衰効果を期待できるが、図５のΔｔで表した実際の速度に対する時間遅れも大きくなってしまう。さらにこの時間遅れは速度の検出周期が長いほど大きくなってしまう。本実施例では、ＣＰＵ２０１とＣＰＵ２１１が検出する速度は、フィルタリング処理での時間遅れを極力小さくできるようにモータ２の１回転当たりのパルス数が多く速度の更新周期が短くなる第３の速度検出器２６からのパルス信号φ３ａ、φ３ｂから求め、上記時間遅れを２００ｍｓ程度にし遠心機の回転速度制御上問題無いようにしている。
【００４４】
なお、パルス信号φ３ａ、φ３ｂのパルス欠損等の速度検出での不具合が発生すると正確なロータエネルギーの測定ができなくなるので、このような不具合の発生を検知できるように、第１の制御装置８ではパルス信号φ１で求めた速度とパルス信号φ３ａで求めた速度を比較し、第２の制御装置９ではパルス信号φ２で求めた速度とパルス信号φ３ｂで求めた速度を比較できる構成としている。
【００４５】
また、Ａ／Ｄ変換器２０３、２１３に入力される電流実効値変換器２０２、２１２の出力信号も高次の電流リプル成分を含んでいるので、例えば、２ｍｓ周期でＡ／Ｄ変換器２０３、２１３でのＡ／Ｄ値のサンプリングを行い、速度検出と同様のソフトウェアでのフィルタリング処理を実施している。
【００４６】
次に、インバータ変換器３の詳細な構成について図３を用い説明する。
インバータ変換器３において３１２は交流電源４を直流電源に変換するコンバータであり、３１１はコンバータ３１２で変換された電源を平滑する平滑コンデンサである。３０、３１、３２は、それぞれモータ２に３相の交流電力を供給するインバータブリッジであり、例えばＩＧＢＴやＦＥＴ等のスイッチング素子に還流ダイオードを逆接続した上アーム、下アームで構成されている。図３ではスイッチング素子としてＩＧＢＴを用いており、インバータブリッジ３０を代表し、ブリッジを構成する上アーム、下アームを３０１、３０２で示し、３０４、３０６はそれぞれ上アーム３０１、下アーム３０２のゲート制御回路であり、これらはフォトカプラ３０５、３０７から点孤信号が送られるようになっている。３１０は フォトカプラ３０５、３０７の発光素子を点灯させるための電源であり、トランジスタ等の半導体スイッチから成る第１の遮断装置２０と抵抗器３０８、３０９を介しフォトカプラ３０５、３０７の発光素子のアノード側に接続されている。インバータ制御部２１０が出力する各ブリッジのオン・オフ信号はドライバ３１６、３１７を介しフォトカプラ３０５、３０７の発光素子のカソード側に送られ、上アーム３０１、下アーム３０２は各々インバータ制御部２１０の出力信号がＬＯＷレベルになった時にオンするようになっている。
【００４７】
また、交流電源４とコンバータ３１２との間にフォトトライアック３１４による点孤信号に従いオン・オフするトライアック３１３を設けており、フォトトライアック３１４の発光素子のアノード側は抵抗器３１５、トランジスタ等の半導体スイッチから成る第２の遮断装置２１を介し電源３１０に接続され、カソード側にはインバータ制御部２１０の制御信号がドライバ３１８を介し送られるようになっている。ここで、第１の遮断装置２０が信号ライン２２により遮断状態になると、インバータブリッジ３０、３１、３２の発光素子の電源供給は断たれるので、インバータ制御部２１０がモータ２を駆動すべくオン・オフ信号を出力しても全てのブリッジはオンできず、モータ２を駆動する電圧供給を遮断されるようになっている。同様にして、第２の遮断装置２１が信号ライン２３により遮断状態になると、インバータ制御部２１０がモータ２を駆動すべくトライアック３１３をオンさせる制御信号を出力しても、トライアック３１３はオフ状態となり、交流電源４からのインバータ変換器３への電源供給が遮断され、モータ２への電力の供給も断たれる構成となっている。
【００４８】
続いて、ロータ１のエネルギー測定動作の一例について図４を参照し説明する。図４において実線はロータ１及びモータ２の角速度ωを表し、一点破線はモータ２の出力トルクτｍを表している。
【００４９】
第１の制御装置８は加速途上の速度ω１となる時刻Ｔ１で、慣性モーメントの小さいロータ（軽いロータ）の急加速状態での測定を避けるために、モータ２の出力トルクをτａからτｂに低減するように制御し、上記した速度検出や電流検出フィルタリング処理の、速度勾配と電流値が一定の値として検出できるように時刻Ｔ２まで出力トルクを低減させた状態を保つ。時刻Ｔ２での角速度はω２となっており、時刻Ｔ３まで出力トルクτｂとなるようにモータ２を制御した状態で加速し続けると、角速度はω３に達する。この時刻Ｔ２−Ｔ３間に出力された出力トルクτｂは、（２）式におけるモータ出力トルクτｍであり、さらにトルクτｂで加速している時の角加速度ｄωａ／ｄｔは、下式の通りとなる。
ｄωａ／ｄｔ＝（ω３−ω２）／（Ｔ３−Ｔ２）・・・・・（５）
時刻Ｔ３では、第１の制御装置８は出力トルクをゼロとし、風損等の回転抑制トルクに従う自然減速状態となり、速度検出フィルタリング処理時間遅れを考慮し、時刻Ｔ４まで自然減速状態を保ち、Ｔ４での速度ω４から更に自然減速させ、時刻Ｔ５の速度ω５まで低下させる。この時、（２）式における減速している時の角加速度ｄωｂ／ｄｔは、下式の通りとなる。
ｄωｂ／ｄｔ＝（ω４−ω５）／（Ｔ５−Ｔ４）・・・・・（６）
しかし、本実施例のモータ２は誘導モータであるためモータの制御は一定周期でモータ電圧の大きさと周波数を変更しているので、扱うロータの慣性モーメントの大きさに伴い瞬時のすべりが変化し、更に平滑コンデンサ電圧やモータ巻線の温度変化による１次巻線抵抗の変化により、モータ電流と出力トルクの線形性が失われてしまう。
【００５０】
このため、本実施例の遠心機では、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３でモータ２が出力したトルクτｂの推定は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間にモータ２に通流した電流と、同時間での平滑コンデンサ３１１の電圧と、ロータの慣性モーメントの大きさにより変化量が変わる加速時の角加速度に基づき行うようにしている。
つまり、ロータ１を回転駆動している時のモータ２の実出力トルクの推定値τｂ＾は、予めモータ２が実際に出力したトルクを基に、モータ電流Ｉｍ、平滑コンデンサ電圧Ｖ、加速時の角加速度ｄωａ／ｄｔとの回帰分析を行い、各要素のゲインを決定し、次式で推定している。
τｂ＾＝Ａ×Ｉｍ＋Ｂ×ｄωａ／ｄｔ＋Ｃ×Ｖ＋Ｄ・・・・・（７）
Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ各要素、電流Ｉｍ、平滑コンデンサ電圧Ｖ、加速時の角加速度dωａ／ｄｔのゲイン、Ｄはオフセットである。なお、平滑コンデンサ電圧Ｖの変わりにモータ２の相間電圧でも良い。
また、本実施例では（２）式でのエネルギー測定時の角速度ωｍは、時刻Ｔ２での速度ω２と時刻Ｔ３でのω３の中間速度とし、
ωｍ＝（ω２＋ω３）／２・・・・・（８）
である。
【００５１】
上記のロータエネルギー測定動作における第１の制御装置８と第２の制御装置９の動作の詳細を図７と図８を参照し説明する。図７は第１の制御装置８内のＣＰＵ２０１の動作フローチャート図であり、図８は第２の制御装置９内のＣＰＵ２１１の動作フローチャート図である。
【００５２】
ＣＰＵ２０１の動作を示す図７において、ステップ７００はモータ２の速度がω１に達しているかを判断する判断処理であり、ω１以上であればステップ７０１に進み、ＣＰＵ２０１はＣＰＵ２１１が正常に動作しているか確認するために、ＣＰＵ２１１の現在の状態を問い合わせる通信を出力する。ステップ７０２ではＣＰＵ２１１からステップ７０１での通信出力に対する応答の有無をチェックし、応答がない場合はＣＰＵ２１１は異常であると判断し、ステップ７０３でモータ２の減速停止処理を実施し測定を終了する。
【００５３】
応答があった場合は、ステップ７０４に進み、モータ滑りとモータ印可電圧を所定の値まで低減させ、モータ２の出力トルクをτｂに低減する。この後、上記したように速度検出や電流検出フィルタリング処理後の速度勾配と電流値が安定した状態で検出できるように、ステップ７０５で図４の時刻Ｔ１からＴ２までの時間であるｔｘの間、出力トルクを低減させた状態を保つインターバルを置き、ステップ７０６でＣＰＵ２０１、２１１の速度ω２の測定に関する同期が取れるようにＣＰＵ２１１に加速開始の通知を通信出力し、ステップ７０７で速度ω２を測定する。
【００５４】
ステップ７０８はトルクτｂでの加速状態を予め決められた時間ｔｙだけ持続させ、ステップ７０９に進む。ステップ７０９では速度ω２を測定してから角速度Δωｘ以上加速しているかを判断する。もし角速度がΔωｘ以上加速していない場合は、Δωｘ以上上昇するまで現状の加速を維持するようインバータ制御部２１０を制御する。
【００５５】
Δωｘ以上加速していればステップ７１０に進み、ステップ７１０ではこの時の速度ω３とω２からω３までの加速に要した時間ｔａの測定が行われ、ステップ７１１ではモータ電流Ｉｕと平滑コンデンサ電圧Ｖ１の時間ｔａでの平均値を求める。ここで、時間ｔａは図４の時刻Ｔ２からＴ３までの時間である。ステップ７１２はモータ２への電力供給を停止し自然減速を開始する処理であり、ステップ７１３に進み、速度検出フィルタリング処理の時間遅れを考慮し、速度勾配が安定した状態で検出できるように、図４の時刻Ｔ３からＴ４までの時間であるｔｚの間トルクゼロの状態を保ち、ステップ７１４でＣＰＵ２０１、２１１の速度ω４の測定に関する同期が取れるようにＣＰＵ２１１に減速開始の通知を通信出力し、ステップ７１５で速度ω４を測定する。
【００５６】
ステップ７１６では速度ω４を測定してから角速度がΔωｙ以上減速しているかを判断する。もし角速度がΔωｙ以上減速していない場合は、Δωｙ以上減速するまで現状の減速状態を維持するようインバータ制御部２１０を制御する。Δωｙ以上減速していればステップ７１６に進み、ステップ７１６ではこの時の速度ω５とω４からω５までの減速に要した時間ｔｂの測定が行われる。ここで、時間ｔｂは図４の時刻Ｔ４からＴ５までの時間である。
【００５７】
ステップ７１７ではロータエネルギーを同定する項目の測定が完了したので、急加速するためにモータ２の出力トルクをτａまで増加させる処理が行われ、ステップ７１９でトルクτｂで加速している時の角加速度ｄωａ／ｄｔを次式に従い求め、
ｄωａ／ｄｔ＝（ω３−ω２）／ｔａ・・・・・（９）
処理７２０で自然減速時の角加速度ｄωｂ／ｄｔが次式により演算される。
ｄωｂ／ｄｔ＝（ω４−ω５）／ｔｂ・・・・・（１０）
ステップ７２１では、（８）式に従い決定したエネルギー測定時の角速度ωｍと（７）式により推定したモータ２の出力トルクの推定値τｍ＾と更に角加速度ｄωａ／ｄｔ、ｄωｂ／ｄｔを（２）式に代入して角速度ωｍでのロータ１の回転エネルギーＥｍが同定され、ステップ７２２でωｍとＥｍは不揮発メモリのＲＡＭ２０８に記憶される。ステップ７２３では、ユーザーインタフェース手段２５により操作者が設定した設定整定速度ωｓでのロータエネルギーーＥｓが次式に従い演算される。
Ｅｓ＝Ｅｍ（ωＳ２／ωｍ２）・・・・・（１１）
ステップ７２４ではＣＰＵ２０１とＣＰＵ２１１で測定したロータエネルギーを通信にて照合し、互いのＣＰＵが異常なくエネルギー算出が実施されたか否かを判断し、正常にエネルギー演算が実施されていれば、各ＣＰＵが演算したエネルギー値を比較し合い所定の誤差以内にあれば正常と判断しステップ７２６に進む。所定の値を超えた誤差がある時は、第１の制御装置８と第２の制御装置９のいずれか一方に不具合があると判断し、ステップ７２５に進みモータ２の減速停止処理を実施し測定を終了する。
【００５８】
また、ステップ７２６では、遠心機の封じ込めエネルギーよりも低いエネルギー閾値Ｅｃ（以後、遠心機の封じ込めエネルギー閾値という）とユーザーインタフェース手段２５より入力された設定整定回転速度での角速度ωｓでのロータエネルギーＥｓとを比較し、ＥｓがＥｃ以上であればステップ７２５に進み減速停止し、ＥｓがＥｃ未満であれば角速度ωｓまでの加速を続行し、ロータエネルギーの測定を終了する。
【００５９】
本実施例の遠心機はユーザーインタフェース手段２５により操作者が試料を遠心分離するために選択したロータの機種（ＩＤ）コード（例えば、各ロータ毎に割振られている番号など）を入力することにより、ＣＰＵ２０１は不揮発メモリのＲＡＭ２０８に記憶されている複数のロータテーブルの中から、選択されたロータの情報（仕様のデータ）を読み込むことができる。第１の制御装置８は、上記選択されたロータのロータ情報の１つとして記憶されている所定の回転速度ωｕでのロータエネルギーＥｕと、ステップ７２３で演算した回転エネルギーＥｍを基に回転速度ωｕでロータ１が持つと推定されるエネルギーＥｕ'との比較を行い、所定の値を超えた誤差があった場合は、ユーザーインタフェース手段２５より入力されたロータの機種コードと回転駆動中のロータが一致していないと判断して、モータ２を減速停止させることも可能である。
【００６０】
ＣＰＵ２１１の動作を示す図８において、ステップ８００は速度ω２の測定に関するＣＰＵ２０１、２１１の同期を取るためのＣＰＵ２０１から加速開始通知の通信があったか判断する判断処理であり、通信が無い場合は、ステップ８０１に進み、速度がエネルギー測定の上限速度であるωｌｉｍ未満であればステップ８００に戻り、ωｌｉｍ以上であれば、第１の制御装置８に異常が発生した状態で加速を継続している危険
状態と判断し、ステップ８０２でインバータ変換器３の電源入力を遮断するようにＩ／Ｏ２１７から信号ライン２３を介し第２の遮断装置２１へ遮断信号を出力し、エネルギー測定を終了する。
【００６１】
ステップ８００で加速開始通知の通信があったと判断した場合は、ステップ８０３に進み速度ω２を測定する。ステップ８０４では時間ｔｙだけタイムインターバルを取り、ステップ８０５に進み、速度ω２を測定してから速度Δωｘ以上加速しているかを判断する。もし角速度がΔωｘ以上加速していない場合は、Δωｘ以上上昇するまで待機する。Δωｘ以上加速していればステップ８０６に進み、この時の速度ω３とω２からω３に加速に要した時間ｔａの測定が行われ、また、処理８０７でモータ電流Ｉｗと平滑コンデンサ電圧Ｖ２の時間ｔａでの平均値を求める。
【００６２】
ステップ８０８は速度ω４の測定に関するＣＰＵ２０１、２１１の同期を取るためのＣＰＵ２０１から減速開始通知の通信があったか判断する処理であり、通信が無い場合は、ステップ８０９に進み、速度がωｌｉｍ未満であればステップ８０８に戻り、ωｌｉｍ以上であれば、ステップ８１０でＩ／Ｏ２１７から信号ライン２３を介し第２の遮断装置２１へ遮断信号を出力し、エネルギー測定を終了する。
【００６３】
ステップ８０８で減速開始通知の通信があったと判断した場合は、ステップ８１１に進み速度ω４を測定し、ステップ８１２で速度ω４を測定してから速度Δωｙ以上減速しているかを判断する。もし角速度がΔωｙ以上減速していない場合は、Δωｙ以上減速するまで待機する。Δωｙ以上減速していればステップ８１３に進み、この時の速度ω５とω４からω５までの減速に要した時間ｔｂの測定が行われる。以降、ステップ８１４、８１５、８１６では図７のステップ７１９、７２０、７２１と同様の処理が実施され、第２の制御装置９が同定する角速度ωｍでのロータ１の回転エネルギーＥｍ’が求められ、ステップ８１７でωｍとＥｍ’は不揮発メモリのＥＥＰＲＯＭ２１８に記憶され測定を終了する。
【００６４】
なお、第２の制御装置９は第１の制御装置８のＳＣＩ２０９からの通信信号を受けてから、測定を開始するため時間遅れを考慮して、ステップ８０４での時間ｔｙは図７のステップ７０８でのｔｙより短い時間とし、ステップ８０５及びステップ８１２でのΔωｘ、Δωｙは、それぞれ図７のステップ７０９及びステップ７１６でのΔωｘ、Δωｙより小さい値として、ＣＰＵ２０１とＣＰＵ２１１での角加速度の検出に関する時間の整合を取ることにより、第１の制御装置８と第２の制御装置９が同定するエネルギーの誤差を最小限にすることが可能である。また、本実施例では測定したロータエネルギーとその測定速度は不揮発のメモリＲＡＭ２０８及びＥＥＰＲＯＭ２１８に記憶されており、ロータエネルギー測定終了後に停電が発生し、復電した際のロータ１の速度が高速であっても、不揮発メモリのＲＡＭ２０８及びＥＥＰＲＯＭ２１８からＥｍ及びＥｍ'を読み出すことでロータエネルギーの管理を可能としている。
【００６５】
次に、遠心機運転時の第１の制御装置８と第２の制御装置９のモータ２への電力供給遮断動作について図９、図１０を参照して説明する。図９、図１０はそれぞれ第１の制御装置８、第２の制御装置９についての動作を示すフローチャート図である。
【００６６】
図９において、ステップ９００はロータ１が回転しているか否かを判断し、回転していなければ、処理９０１に進み不揮発メモリのＲＡＭ２０８に記憶した上記したエネルギー測定時の角速度ωｍと角速度ωｍでのロータ１の回転エネルギーＥｍをクリアし、ステップ９００に戻る。ステップ９００でロータ１が回転していると判断した時は、ステップ９０２に進み、速度ω１を超えＥｍの測定が完了したかを判断する。測定未完の時はステップ９００に戻り、測定が完了していればステップ９０３でωｍとＥｍを基に現在速度ωｒでのロータエネルギーＥｒを次式に従い算出する。
Ｅｒ＝Ｅｍ（ωｒ２／ωｍ２）・・・・・（１２）
ステップ９０４は、遠心機の封じ込めエネルギー閾値ＥｃとωｒでのロータエネルギーＥｒとの大小を判断し、ＥｒがＥｃ以上であればステップ９０５に進み第１の遮断装置２０に遮断信号を出力し、ＥｒがＥｃ未満であればステップ９０６に進み、ステップ９０６では、ユーザーインタフェース手段２５を介し操作者が選択したロータの許容最高回転速度ωｍａｘでのロータ固有のエネルギー上限値Ｅｍａｘと上記Ｅｒを比較し、ＥｒがＥｍａｘ以上であればステップ９０５に進み第１の遮断装置２０に遮断信号を出力し、ＥｒがＥｍａｘ未満であればステップ９００に戻り、以降、現在速度ωｒに従い大小するロータエネルギーを監視し、遠心機の封じ込めエネルギー又はロータ固有のエネルギー上限値Ｅｍａｘに対して上記ロータエネルギーが超えないように、エネルギーの監視が実施される。
【００６７】
第２の制御装置９の動作は、図１０に示すとおり、上記の図９により説明した第１の制御装置８の動作と同様であり、エネルギー測定時の角速度ωｍと角速度ωｍでのロータ１の回転エネルギーＥｍのクリアと参照はＥＥＰＲＯＭ２１８を対象とし、モータ２の駆動の禁止は、遠心機の封じ込めエネルギー閾値Ｅｃと現在速度ωｒでのロータエネルギーＥｒとの大小を判断し、ＥｒがＥｃ以上となった時に第２の遮断装置２１に遮断信号を出力することで為されている。
【００６８】
以上、上記の実施例は、ロータ１は大気中で回転することを想定しているが、真空中で回転する際は、風損は無視できるので、エネルギー測定時に自然減速を行う必要はなく、所定の加速範囲でロータエネルギーを測定することができる。例えば、モータ２がロータ１に印加する仕事率Ｐについて考え，Ｐはロータ１を加速させるトルクτａにモータの角速度ωを掛合せた量であるので、
Ｐ＝τａ×ω・・・・・（１３）
である。ここで、風損等の機械損を無視すると、モータ２の出力トルクτｍは（１３）式のτａと等価と見ることができるので、加速状態でロータ１に印可されたＥｎは上記仕事率Ｐを次式に従い時間積分した値で表される。
【００６９】
【数２】
2005230751.tif 000004
【００７０】
第１の制御装置８、第２の制御装置９は、τａを（７）式に従い逐次推定し，ロータ１の所定の加速範囲ωｘからωｙでロータ１に印可されたエネルギーＥｎを（１４）式により計算し、所定の速度ωｒでロータ１が持つエネルギーＥｒを次式に従い求める。
【００７１】
Ｅｒ＝Ｅｎ・ωｒ２／（ωｙ２−ωＸ２）・・・・・（１５）
第１の制御装置８、第２の制御装置９は、各々このＥｒと遠心機の封じ込めエネルギー閾値Ｅｃとを比較し、ＥｒがＥｃを越えたと判断した時に第１の遮断装置２０、第２の遮断装置２１に遮断信号を出力するように動作するので、遠心機の封じ込めエネルギーに対しロータ１のエネルギーが超えないようにロータ１の速度の制限が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明となる遠心機の具体的実施例を示す構成図である。
【図２】図１の詳細な実施例を示すブロック回路図である。
【図３】図１の詳細な実施例を示すブロック回路図である。
【図４】ロータのエネルギー測定動作を模擬的に示す図である。
【図５】速度の様子を模擬的に示す図である。
【図６】従来の遠心機の構成を示す構成図である。
【図７】第１の制御装置のロータのエネルギー測定動作フローチャート図である。
【図８】第２の制御装置のロータのエネルギー測定動作フローチャート図である。
【図９】第１の制御装置のモータへの電力供給遮断動作のフローチャート図である。
【図１０】第２の制御装置のモータへの電力供給遮断動作のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００７３】
１はロータ、２はモータ、３はインバータ変換器、５は第１の速度検出手段、６は第２の速度検出手段、８は第１の制御装置、９は第２の制御装置、１６は第１の電流検出器、１７は第２の電流検出器、１８は第１の直流電圧検出器、１９は第２の直流電圧検出器、２０は第１の遮断装置、２１は第２の遮断装置である。
【図１】
2005230751.tif 000005
【図２】
2005230751.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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